作業系統——進程的狀態及轉換_作業系統

1.    為什麼要分開就緒和阻塞狀態

       答：因為就緒態只需要等待處理機，而阻塞態可能在等待輸入輸出，即使分配給處理機也是徒勞，所以兩狀態圖不妥。對於調度進程，只需要等待就緒隊列裡的進程，因為阻塞狀態可以轉換到就緒隊列裡去。

 

2.    進程五狀態

 

1)       新狀態：進程已經建立，但未被OS接納為可執行進程。（還沒有申請到相應的資源）。

2)       就緒態：進程做好了準備，準備執行（只等待處理機）。

3)       執行狀態：該進程正在執行（單處理機，某一時刻僅一個進程佔用處理機）。

4)       阻塞狀態：等待某事件發生才能執行，如等待I/O完成。

5)       終止狀態.

 

3.    問題：多個進程競爭記憶體資源

l  記憶體資源緊張

l  無就緒隊列，處理機空閑：I/O速度比處理機速度慢的多，可能出現全部進程阻塞等待I/O。

解決方案

l  交換技術：換出一部分暫時不能啟動並執行進程（阻塞進程）到外存（只換出程式和資料，PCB不換出去），以騰出記憶體空間，可以調用新進程來執行。

l  虛擬儲存技術：每個進程只能裝入一部分程式和資料

 

4.      掛起：進程被交換到外存，狀態變為掛起狀態

4.1   進程掛起的原因（p91）

l  進程全部阻塞，處理機空閑。

l  系統負荷過重，記憶體空間緊張。（讓其他進程先執行完）

l  作業系統的需要。作業系統可能需要掛起後台進程或一些服務進程，或者某些可能導致故障的進程。

l  終端使用者請求。

l  父進程的需求。

4.2  掛起進程的特徵

l  不能立即執行

l  可能是等待某事件發生，若是，則阻塞條件獨立於掛起條件，即使阻塞事件發生，該進程也不能執行。

n  阻塞和掛起沒有聯絡。

n  如果A進程現在要求輸入資料，此時A進程屬於阻塞狀態，在選擇掛起進程的時候，可能先選擇阻塞進程（A進程），此時A進程掛起，正在輸入資料，輸入到記憶體緩衝區內。當資料輸完了，向處理機發送命令資料已經輸入完成，阻塞事件解除，但實際上還是掛起，所以仍是掛起態。

l  使之掛起的進程為：自身、父進程、OS。

l  只有掛起它的進程才能使之由掛起狀態轉換為其他狀態。

 

4.3  阻塞與掛起

l  進程是否等待時間：阻塞與否。

l  進程是否被換出記憶體：掛起與否。

 

4.4  四種狀態組合

l  就緒：進程在記憶體，準備執行。

l  阻塞：進程在記憶體，等待事件。

l  就緒/掛起：進程在外存，只要調入記憶體即可執行。

l  阻塞/掛起：進程在外存，等待事件。

 

4.5  處理機可調度執行的進程有兩種

l  新建立的進程

l  或換入一個以前掛起的進程

通常為避免增加系統負載，系統會換入一個以前掛起的進程執行。

 

4.6  具有掛起狀態的進程狀態轉換

l  阻塞 → 阻塞/掛起：OS通常將阻塞進程換出，以騰出記憶體空間

l  阻塞/掛起→ 就緒/掛起：當阻塞/掛起進程等待的事件發生時，可以將其轉換為就緒/掛起。

l  就緒/掛起→ 就緒：OS需要調入一個進程執行。

l  就緒 → 就緒/掛起：一般，OS掛起阻塞進程。但是有時也會掛起就緒進程，釋放足夠的記憶體空間。

l  新 → 就緒/掛起（新→ 就緒）：新進程建立後，可以插入到就緒隊列或就緒，掛起隊列，若無足夠的記憶體配置給新進程，則需要新→ 就緒/掛起。